ITTO20120749A1 - Dispositivo di comando per interruttori - Google Patents

Description

TITOLO: DISPOSITIVO DI COMANDO PER INTERRUTTORI.

L’invenzione ha per oggetto un dispositivo di comando per interruttori con duomi siliconici.

In campo automotive, fino ad oggi, i sistemi più usati a bordo d’interruttori si possono riassumere con i seguenti tipi:

- interruttori con lamine metalliche a scatto rapido;

- interruttori con bolle siliconiche con contatto a bordo;

- interruttori con bolle siliconiche e contatto metallico solidale al circuito elettronico;

- interruttori con duomi metallici a scatto i quali possono essere azionati direttamente o tramite intermediario siliconico.

- interruttore esterno azionato tramite un mezzo attuatore e duomi siliconici.

Questi diversi tipi di principi di funzionamento hanno precise caratteristiche intrinseche sia a livello meccanico, quali ad esempio forze, corse e rumore, sia a livello elettrico, tali da non soddisfare in alcuni casi le nuove specifiche richieste nel mondo automotive.

In particolare, l’utilizzo d’interruttori esterni, monolitici, per l’apertura e la chiusura dei circuiti elettrici introducono una variabile aleatoria nella determinazione del punto di contatto o commutazione dell’interruttore stesso.

Inoltre, gli stessi interruttori esterni, hanno caratteristiche meccaniche intrinseche che devono essere tenute in debito conto per ottenere le caratteristiche di feeling richieste nel campo automotive.

Ai fini della presente invenzione, con il termine interruttore esterno s’intende un interruttore allo stato solido, monolitico, comprendente un involucro esterno ed un tasto, il quale viene connesso elettricamente ad un circuito stampato. Su tale interruttore esterno agisce il dispositivo di comando.

Ai fini della presente invenzione con il termine feeling s’intende la percezione di forza e spostamento che l’utilizzatore percepisce quando agisce su un tasto di un pulsante comprendente un interruttore.

Sono noti dispositivi di comando degli interruttori, come ad esempio descritto nella domanda di brevetto ITTO20100636, a nome Bitron, in cui per la chiusura di un interruttore, ad esempio comprendente elementi conduttivi o duomi siliconici, comprende una lamina metallica atta a realizzare una leva elastica per modificare la risposta forza/spostamento del dispositivo rispetto alla caratteristica intrinseca di un duomo siliconico, al fine di accelerare la risposta dell’interruttore e garantire la corretta commutazione dell’interruttore stesso.

La soluzione descritta nel brevetto sopracitato à ̈ di difficile applicazione per l’azionamento di un interruttore esterno.

La presente invenzione si propone di risolvere i suddetti problemi, realizzando un dispositivo di azionamento per interruttori in grado di adattarsi a qualsiasi tipologia d’interruttore implementato, garantendo il feeling desiderato nella risposta all’azionamento.

Il dispositivo che sarà descritto in seguito, à ̈ stato studiato per realizzare una famiglia d’interruttori con un sistema di azionamento e chiusura dell’interruttore tale da ottenere delle caratteristiche forza/spostamento idonee alle nuove richieste del mercato ottimizzando allo stesso tempo le performance elettriche.

L’obiettivo del nuovo dispositivo à ̈ anche di sfruttare alcune caratteristiche elastiche del silicone per ottenere un risultato nuovo in termini di feeling e rumore senza per questo aggiungere componenti o degradare gli aspetti elettrici dell’interruttore.

Un aspetto della presente invenzione riguarda un dispositivo di comando per interruttori con le caratteristiche dell’allegata rivendicazione indipendente 1.

Le caratteristiche accessorie sono riportate nelle allegate rivendicazioni dipendenti.

Le caratteristiche ed i vantaggi del dispositivo secondo la presente invenzioni saranno chiari ed evidenti dalla seguente descrizione di diverse forme di realizzazione e dalle figure allegate le quali illustrano nel dettaglio:

• la figura 1A, 1B ed 1C mostrano una sezione di un pulsante, comprendente il dispositivo secondo la presente invenzione, in diverse configurazioni operative; in particolare la figura 1A il dispositivo nella condizione di riposo, la figura 1B il dispositivo nella condizione di caricamento, la figura 1C nella configurazione operativa di commutazione;

• la figura 2 mostra un’esplosa del pulsante delle figure 1A-1C;

• la figura 3 mostra uno spaccato del pulsante comprendente il dispositivo di comando secondo la presente invenzione;

• la figura 4 mostra il grafico forza/spostamento del dispositivo secondo la presente invenzione, paragonato al grafico forza/spostamento di un dispositivo dell’arte nota;

• le figure 5A e 5B mostrano due diverse forme di realizzazione dell’interruttore comandato dal dispositivo secondo la presente invenzione.

Con riferimento alle citate figure il dispositivo di comando per interruttori comprende: almeno un duomo siliconico 7 ed almeno un mezzo attuatore 5, che agisce su detto almeno un duomo siliconico 7.

Detto almeno un mezzo attuatore 5 Ã ̈ atto a chiudere e selettivamente aprire contatti elettrici di almeno un interruttore 6.

Detto almeno un mezzo attuatore 5 à ̈ movimentato da una forza impressa tramite un mezzo di spinta 3. Tale forza impressa, tramite detto un mezzo di spinta 3, à ̈ preferibilmente parallela ad un asse verticale “Z†, ancor più preferibilmente coincidente con l’asse verticale del pulsante in cui à ̈ compreso il dispositivo secondo la presente invenzione.

Interposto fra detto un mezzo di spinta 3 e detto almeno un mezzo attuatore 5 Ã ̈ compreso almeno un mezzo elastico 4 atto a comprimersi durante la compressione di detto almeno un duomo siliconico 7, da parte di detto mezzo di spinta 3, e distendersi a seguito del collasso di detto almeno un duomo siliconico 7 in direzione di detto interruttore 6.

Preferibilmente, il dispositivo di comando secondo la presente invenzione ha uno sviluppo sostanzialmente verticale lungo detto asse “Z†, ed in particolare il mezzo attuatore 5 à ̈ posto al di sopra di detto duomo siliconico 7. A sua volta, al di sopra del mezzo attuatore 5, à ̈ posto il mezzo di spinta 3. Come sopracitato, fra il mezzo attuatore 5 ed il mezzo di spinta 3 à ̈ compreso il mezzo elastico 4.

Nella forma di realizzazione preferita il dispositivo, secondo la presente invenzione, à ̈ applicabile ad un pulsante comprendente un tasto 1 atto ad essere premuto dall’utilizzatore, ed una struttura di supporto 11, definente una cavità 110 ove il dispositivo secondo la presente invenzione à ̈ posto, come illustrato nelle figure allegate.

Nella soluzione illustrata, non limitativa, detto tasto 1 comprende un elemento centrale 1a, su cui à ̈ posta una copertura 1b sulla quale à ̈ riportata, ad esempio, la funzione del pulsante. Detto tasto 1 à ̈ circondato da un elemento esterno di copertura 2, atto a coprire il punto di cablaggio del pulsante nel veicolo o natante. L’elemento esterno 2 à ̈ vincolato a detta struttura di supporto 11, ad esempio tramite mezzi di fissaggio a riscontro o a baionetta.

Detto tasto 1 à ̈ solidale a detto mezzo di spinta 3, trasmettendo allo stesso mezzo di spinta 3 la forza esercitata sullo stesso tasto 1, al fine di movimentare il mezzo attuatore 5 e far commutare l’interruttore 6.

Detto mezzo di spinta 3 à ̈ fissato al tasto 1, preferibilmente all’elemento centrale 1a, tramite mezzi di fissaggio a riscontro o a baionetta. Nella forma di realizzazione preferita, detto mezzo di spinta 3 comprende almeno una porzione di fissaggio 32 atta ad inserirsi in almeno un recesso compreso in detto elemento centrale 1a del tasto 1.

Nella forma di realizzazione preferita, detto almeno un mezzo elastico 4, Ã ̈ realizzato in silicone, preferibilmente con caratteristiche elastiche simili ad un tappeto siliconico 71 ove tale duomo siliconico 7 Ã ̈ compreso.

Detto almeno un mezzo elastico 4 ha forma circolare, preferibilmente ad anello, ad esempio con sezione a parallelogramma.

In forme di realizzazione alternativa, non illustrate, detto mezzo elastico 4 Ã ̈ almeno una molla elicoidale, oppure almeno una trave elastica metallica, o almeno una trave elastica realizzata in materiale plastico. Nella forma di realizzazione illustrata, non limitativa, sia il mezzo di spinta 3, sia il mezzo attuatore 5 hanno una forma sostanzialmente cilindrica. Anche gli elementi compresi nel pulsante, quali il tasto 1 e la struttura di supporto 11, hanno, nella forma di realizzazione preferita, una struttura cilindrica.

Nella forma di realizzazione preferita, detto mezzo elastico 4 Ã ̈ un anello con sezione rettangolare.

Preferibilmente, detto almeno un mezzo elastico 4 Ã ̈ posizionato in un alloggiamento 51 compreso nel mezzo attuatore 5.

Preferibilmente, detto alloggiamento 51 ha sezione sostanzialmente simile alla sezione di detto mezzo elastico 4, al fine di evitare movimenti del mezzo elastico 4 in direzioni non desiderate. In particolare, la conformazione dell’alloggiamento 51 à ̈ tale da evitare movimenti del mezzo elastico 4 lungo direzioni non parallele ad un asse verticale “Z†, e tale da consentirne l’espansione in fase di compressione dello stesso mezzo elastico 4.

Il mezzo di spinta 3 comprende una porzione di riscontro 33 atta a riscontrare contro il mezzo elastico 4 quando il dispositivo secondo la presente invenzione à ̈ assemblato.

Come illustrato in figura 2, il mezzo elastico 4, interposto fra detto mezzo attuatore 5 e detto mezzo di spinta 3, ha una forma di anello a sezione rettangolare.

Il mezzo elastico 4 fa si che in una configurazione operativa di riposo del dispositivo, secondo la presente invenzione, il mezzo di spinta 3 e il mezzo attuatore 5 siano distanziati fra loro. Detto mezzo elastico 4, nella configurazione operativa di riposo, svolge la funzione di distanziale fra detto mezzo di spinta 3 e detto mezzo attuatore 5

Detto un mezzo di spinta 3 comprende prime guide 31. Dette prime guide 31 sono atte a scorrere lungo binari 111 compresi nella cavità 110 interna, definita dalla struttura di supporto 11.

Detto mezzo attuatore 5 comprende seconde guide 50 atte a scorrere lungo detti binari 111 compresi nella cavità 110.

Nella forma preferita di realizzazione, detta cavità 110 ha una sezione circolare e comprende quattro binari 111, equidistanti fra loro.

La presenza di dette prime e seconde guide (31, 50) scorrevoli lungo detti binari 111 fanno si che solamente la componente verticale di una forza impressa possa consentire la movimentazione del mezzo di spinta 3 e la conseguente azione del mezzo attuatore 5 sull’interruttore 6.

Al fine di garantire un corretto posizionamento relativo fra il mezzo di spinta 3 rispetto e detto mezzo attuatore 5, il mezzo attuatore 5 comprende mezzi di centraggio 521 atti ad interagire con detto mezzo di spinta 3. Nella forma di realizzazione preferita detti mezzi di centraggio 521 sono compresi in un incavo 52 compreso nella porzione centrale del mezzo attuatore 5.

Nel dettaglio realizzativo, detto incavo 52 à ̈ un foro rastremato con diametro massimo inferiore al diametro dell’alloggiamento 51.

Nella forma di realizzazione preferita, detto interruttore 6 à ̈ esterno ed à ̈ un dispositivo elettrico a se stante, monolitico allo stato solido. Detto interruttore comprende un involucro esterno 61 ed un tasto 62. L’interruttore 6 à ̈ preferibilmente un interruttore a doppi contatti indipendenti.

Detto interruttore 6 à ̈ elettricamente connesso ad un circuito stampato 8, tramite saldatura. Lo stesso circuito stampato 8 à ̈ elettricamente connesso ad un connettore 10 tramite opportuni piedini 9. Detto connettore 10 à ̈ atto a connettere il pulsante al circuito elettrico del veicolo o natante in cui à ̈ posto il pulsante. Detto connettore 10 viene fissato all’estremo inferiore della struttura di supporto 11, all’estremo opposto a dove à ̈ posto il tasto 1.

Su detto circuito stampato 8 Ã ̈ posizionato detto tappeto siliconico 70 comprendente almeno un duomo siliconico 7.

In forme di realizzazione alternative, illustrate nelle figure 5A e 5B, l’interruttore 6 à ̈ integrato nel dispositivo di comando secondo la presente invenzione, in particolare à ̈ compreso in un duomo siliconico 7. In tali forme di realizzazione il duomo siliconico comprende a sua volta almeno una porzione conduttiva 66 atta a chiudere un circuito elettrico, compreso nel circuito stampato 8, quando lo stesso duomo 7 collassa sul circuito stampato 8.

In diverse forme di realizzazione, non illustrate, detta porzione conduttiva 66 Ã ̈ una lamina metallica associata al duomo 7, come illustrata in figura 5A, o eventualmente interposta fra il duomo 7 e il circuito stampato 8, come illustrato in figura 5B.

Il dispositivo di comando per interruttori à ̈ atto ad assumere tre configurazioni operative, in particolare:

• una configurazione operativa di riposo, in cui il mezzo di spinta 3 à ̈ esente da forze impresse su di esso, ad esempio esercitate tramite il tasto 1, come illustrato in figura 1A;

• una configurazione operativa di commutazione in cui a seguito dell’esercitazione di una forza su detto mezzo di spinta 3 il mezzo attuatore 5 fa si che i contatti dell’interruttore 6 commutino, passando da aperti a chiusi e viceversa, come ad esempio illustrato in figura 1C, ed

• una configurazione operativa di carica, assunta dal dispositivo nel passaggio fra la configurazione operativa di riposo e la configurazione operativa di commutazione, illustrata in figura 1B.

Nella configurazione operativa di riposo, tutti i mezzi compresi nel dispositivo di comando, secondo la presente invenzione, sono in una configurazione distesa, in particolare il duomo siliconico 7 à ̈ sollevato ed il mezzo elastico 4 à ̈ esteso. L’estensione del mezzo elastico 4 fa si che fra il mezzo attuatore 5 ed il mezzo di spinta 3 vi sia un’intercapedine tale da mantenere distanziati i due mezzi (5, 3), come illustrato in figura 1A.

Le forze di gravità esercitate dai mezzi (3, 5) sul duomo siliconico 7 sono tali da non causare il collasso del duomo 7 stesso. Per tali motivi la configurazione operativa di riposo non permette la commutazione involontaria dei contatti dell’interruttore 6.

Il dispositivo di comando, secondo la presente invenzione, rimane nella configurazione operativa di riposo sino a che una forza non à ̈ esercitata o impressa su detto mezzo di spinta 3. In particolare sino a che non à ̈ impressa una forza su detto tasto 1 del pulsante in cui à ̈ compreso il dispositivo, secondo la presente invenzione.

In figura 4 à ̈ illustrato l’andamento della curva forza/spostamento del dispositivo secondo la presente invenzione, paragonato con l’andamento dei dispositivi dell’arte nota, in cui viene utilizzato un semplice duomo siliconico.

L’esercitazione di una forza sul mezzo di spinta 3 fa si che il dispositivo, prima di giungere nella configurazione operativa di commutazione assuma la configurazione operativa di carica.

In quest’ultima configurazione operativa la forza esercitata sul mezzo di spinta 3, anziché essere trasmessa direttamente al mezzo attuatore 5, al fine di comprimere il duomo siliconico 7, l’energia viene accumulata dal mezzo elastico 4 il quale si comprime. Questo comportamento si traduce in un tratto iniziale lineare del grafico forza/spostamento, con pendenza della curva ridotta rispetto ai dispositivi dell’arte nota.

Tale compressine del mezzo elastico 4 avviene sino al raggiungimento di un predeterminato valore di forza esercitata. Inoltre, a tale valore di forza esercitata corrisponde uno spostamento del dispositivo di comando tale per cui l’intercapedine fra mezzo di spinta 3 e mezzo attuatore 5, generata dal mezzo elastico 4, à ̈ sostanzialmente nulla, poiché lo stesso mezzo elastico 4 viene compresso riducendo l’intercapedine fra i due mezzi (5, 3), come illustrato ad esempio in figura 1B.

Nella forma di realizzazione preferita del dispositivo secondo la presente invenzione, continuando l’impressione della forza sul mezzo di spinta 3 la stessa forza impressa viene trasferita direttamente al mezzo attuatore 5, i quali sono a contatto. La forza impressa direttamente sul mezzo attuatore 5 a sua volta à ̈ trasmessa al duomo siliconico 7 il quale, raggiunto un predeterminato livello di forza nota, applicata sul duomo 7, lo stesso collassa, portando il dispositivo secondo la presente invenzione nella configurazione operativa di commutazione.

In una forma di realizzazione alternativa, il mezzo di spinta 3 rimane distanziato dal mezzo attuatore 5, permettendo comunque, tramite il mezzo elastico 4 di trasmettere la forza al mezzo attuatore 5 per comprimere il duomo 7 sino al suo collasso.

Questo comportamento si traduce nel grafico forza spostamento, illustrato in figura 4, in uno spostamento maggiore del dispositivo a parità di forza applicata, aumentando il feeling sul dispositivo.

In seguito al collasso di detto almeno un duomo 7, il mezzo elastico 4 si può distendere, rilasciando l’energia accumulata, durante la configurazione operativa di carica, in direzione di detto interruttore 6.

La distensione del mezzo elastico 4, a causa del collasso del duomo 7 rilascia l’energia accumulata verso detto mezzo attuatore 5 incrementandone la velocità con cui fa collassare il duomo siliconico 7 e la velocità con cui agisce sull’interruttore 6.

Questo comportamento significa sul grafico forza/spostamento un posticipo del punto di scatto o punto di collasso del duomo siliconico 7, ma soprattutto in un passaggio repentino dalla massima alla minima reazione del duomo siliconico 7 stesso.

L’energia rilasciata dalla distensione del mezzo elastico 4 fa si che al mezzo attuatore 5 sia impressa un’accelerazione tale da giungere velocemente nella configurazione operativa di commutazione, in cui il duomo 7 à ̈ totalmente collassato, anche senza un’ulteriore movimento dell’elemento di spinta 3. In tale configurazione operativa il mezzo attuatore 5 à ̈ giunto a fine corsa portando in commutazione l’interruttore 6, come ad esempio illustrato in figura 1C. Quando il duomo 7 arriva a contatto con il circuito 8, avviene l’arresto della corsa del dispositivo secondo la presente invenzione, corrispondente alla commutazione dell’interruttore 6.

La successiva, ulteriore, corsa del mezzo di spinta 3 viene nuovamente assorbita del mezzo elastico 4 senza danneggiamenti sia per l’interruttore 6 sia per il dispositivo secondo la presente invenzione.

Tale accelerazione nel passaggio fra la configurazione operativa di carica alla configurazione operativa di commutazione fa si che avvenga in modo corretto la commutazione dell’interruttore 6, anche se le caratteristiche meccaniche dello stesso interruttore 6 possono causare un’elevata dispersione del punto di contatto dell’interruttore stesso.

Terminata l’applicazione della forza sul mezzo di spinta 3, il dispositivo secondo la presente invenzione ritorna nella configurazione operativa di riposo grazie all’energia elastica del duomo siliconico 7.

L’andamento di ritorno, illustrato in figura 4, mostra tratti sostanzialmente lineari.

L’eventuale energia eccedente del ritorno del duomo siliconico 7 viene assorbito dal mezzo elastico 4 rendendo lineare l’ultimo tratto della curva forza/spostamento ed evitando fenomeni di risonanza del dispositivo stesso, attenuando rapidamente l’energia residua.

Nella forma di realizzazione preferita, illustrata nelle figure 1A-1C, 2 e 3, detto mezzo attuatore 5 comprende almeno una prima porzione di contatto 53, atta ad agire su detto almeno un interruttore 6, ed almeno una porzione di riscontro 54 atta a riscontrare contro due duomi siliconici 7. Detti due duomi siliconici 7 sono disposti in modo tale da equilibrare il movimento del mezzo attuatore 5 nel passaggio fra la configurazione operativa di carica alla configurazione operativa di commutazione.

Tale dispositivo permette di eliminare l’incertezza sull’istante di commutazione dell’interruttore 6, anche se lo stesso interruttore 6 ha un’elevata incertezza intrinseca sull’istante di commutazione o punto di contatto.

RIFERIMENTI NUMERICI:

Tasto 1

Elemento centrale 1a

Copertura 1b 5 Recesso 1C

Struttura di supporto 11

Cavità 110

Binari 111

Elemento esterno di copertura 2 10 Mezzo di spinta 3

Prime guide 31

Porzione di fissaggio 32

Porzione di riscontro 33

Mezzo elastico 4 15 Mezzo attuatore 5

Seconde guide 50

Alloggiamento 51

Incavo 52

Mezzi di centraggio 521 20 Porzione di contatto 53

Porzione di riscontro 54

Interruttore 6

Involucro esterno 61

Tasto 62 25 Porzione conduttiva 66

Duomo siliconico 7

Tappetino siliconico 71

Circuito stampato 8

Piedini 9 30 Connettore 10

Asse verticale “Zâ€

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI: 1. Dispositivo di comando per interruttori; tale dispositivo comprende: • almeno un duomo siliconico (7); • almeno un mezzo attuatore (5), che agisce su detto almeno un duomo siliconico (7), atto a chiudere e selettivamente aprire contatti elettrici di almeno un interruttore (6); detto almeno un mezzo attuatore (5) à ̈ movimentato da una forza impressa tramite un mezzo di spinta (3); detto dispositivo di comando à ̈ caratterizzato dal fatto che interposto fra detto un mezzo di spinta (3) e detto almeno un mezzo attuatore (5) à ̈ compreso almeno un mezzo elastico (4) atto a comprimersi durante la compressione di detto almeno un duomo siliconico (7), da parte di detto elemento di spinta (3), e distendersi a seguito del collasso di detto almeno un duomo (7) in direzione di detto interruttore (6).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detto almeno un mezzo elastico (4), Ã ̈ realizzato in silicone.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detto almeno un mezzo elastico (4), Ã ̈ almeno una molla elicoidale
4. 4 Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detto almeno un mezzo elastico (4), Ã ̈ almeno una trave elastica metallica
5. 5 Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detto almeno un mezzo elastico (4), Ã ̈ almeno una trave elastica in materiale plastico
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto almeno un mezzo elastico (4) ha forma circolare.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 2 o 6, in cui tale almeno un mezzo elastico (4) Ã ̈ posizionato in un alloggiamento (51) del mezzo attuatore (5).
8. 8. Dispositivo secondo al rivendicazione 7, in cui detto alloggiamento (51) ha sezione sostanzialmente simile alla sezione di detto mezzo elastico (4).
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui: - detto elemento di spinta (3) comprende prime guide (31) atte a scorrere lungo binari (111); - detto mezzo attuatore (5) comprende seconde guide (50) atte a scorrere lungo detti binari (111).
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto interruttore (6) Ã ̈ un dispositivo elettrico a se stante, comprendente un involucro esterno (61) ed un tasto (62).
11. 11. Dispositivo secondo la rivendicazione 10, in cui detto mezzo attuatore (5) comprende almeno una prima porzione di contatto (53) atta ad agire su detto almeno un interruttore (6) ed almeno una porzione di riscontro (54) atta a riscontrare contro detto almeno un duomo siliconico (7).
12. 12. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 in cui l’azione del distendersi del mezzo elastico (4) in direzione di detto interruttore (6), a seguito del collasso di detto almeno un duomo (7), rilascia un’energia accumulata verso detto mezzo attuatore (5) incrementandone la velocità di azione sull’interruttore (6).
13. 13. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto interruttore (6) Ã ̈ integrato nel dispositivo di comando, compreso in un duomo siliconico (7).
14. 14. Pulsante per circuiti elettronici caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo di comando per interruttori secondo la rivendicazione 1.